(57)【要約】【課題】      簡単な構成にて、油中に溶存する多成分のガスの濃度を精度よく測定できるとともに、異常の有無を直ちに診断することができる油中ガスの分析装置ならびに分析方法を提供する。【解決手段】  ガス分離カラム36の充填材として、耐熱性の吸着性多孔質体を用いるとともに、このガス分離カラム36を70℃から170℃の範囲の所定の温度に保持するようにしているので、例えばガス分離カラム36の長さが１ｍ以下の短い場合にはカラム温度を70℃程度の低い温度に、ガス分離カラム36の長さが２ｍ以上の長い場合にはカラム温度を170℃程度の高い温度に保持することにより多成分の混合ガスを短時間で完全に各単一ガス成分に分離することができる。また、各単一ガス成分を検出するセンサとして半導体センサ38を用い、この半導体センサ38を70℃から300℃の範囲の所定温度に保持しているので、半導体センサ38の検知感度と再現性とを向上させることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器より採取した絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出する抽出部と、
前記多成分のガスを含有する気体を通流させた時に前記多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体が充填され、７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持されたガス分離カラムと、
前記ガス分離カラムに接続されるとともに、７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持され、前記ガス分離カラムから逐次放出されたガスを検出して当該ガスに対応する電気信号を出力する半導体センサとを具備することを特徴とする油中ガスの分析装置。
【請求項２】
前記吸着性多孔質体が活性炭およびカーボンモレキュラーシーブの少なくとも一方である、請求項１に記載の油中ガスの分析装置。
【請求項３】
前記分析装置の動作を制御するとともに、前記半導体センサからの出力に基づいて各単一ガス成分の濃度を定量し、電気機器より採取した絶縁油の劣化診断を行なう制御・診断部をさらに備える、請求項１または２に記載の油中ガスの分析装置。
【請求項４】
(a)電気機器より採取した絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出する抽出工程と、
(b)前記多成分のガスを含有する気体を通流させた時に前記多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体が充填され且つ７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持されたガス分離カラムに、前記抽出工程で抽出した前記多成分のガスを通して各単一ガス成分に分離した後、７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持された半導体センサで前記各単一ガス成分を検出する分離・検出工程と、
(c)前記分離・検出工程で検出した前記各単一ガス成分を定量して劣化診断を行なう診断工程とを備えた、油中ガスの分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油入変圧器などの電気機器の内部異常を早期に発見するために、絶縁油中に溶存している多成分のガスの各濃度を測定する油中ガスの分析装置および分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油入変圧器などの電気機器内の内部異常を診断するため、電気機器内の絶縁油中に溶存する多成分のガス、具体的には電気協同研究第５４巻第５号(その１)に記載されている水素，一酸化炭素，メタン，アセチレン，エチレンおよびエタンの６成分および全可燃ガス(ＴＣＧ)について、その油中濃度の測定が行なわれている。
【０００３】
従来より、絶縁油中に溶存するこれらのガスの濃度を測定する方法として、以下の方法が行なわれていた。すなわち、電気機器から絶縁油を採油するとともに、採油した絶縁油に溶存している多成分のガスを油中ガス抽出装置で抽出する。そして、抽出された多成分のガスをガス分析装置のガス分離カラムに吸着させて単一ガス成分に完全に分離し、検出器にてこの分離した各単一ガス成分の定性ならびに定量を行なう方法である。
【０００４】
このような従来の方法では、絶縁油中に溶存する様々なガス成分のそれぞれを高い精度で定性ならびに定量することができる。しかしながら、油中ガス抽出装置とガス分析装置とが別体になっているので、多成分のガスの抽出から単一ガス成分の定性・定量までの間に各装置に対して複雑な操作を行なわなければならないという問題があった。また、多成分のガスを単一ガス成分に完全に分離するためには、ガス分離カラムの長さを長くしなければならなかった。このようにガス分離カラムが長くなると、ガスの分離に時間がかかるようになる、つまり、分析時間が長くなるため、急を要する場合や診断が必要な電気機器の台数が多い場合などには対応できないという問題があった。また、流路抵抗の増大に対応するため吐出圧の大きな送気ポンプが必要となり、カラム温度調節用のオーブンも大形のものにしなければならず、分析機器のポータブル化が困難になるという問題もあった。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決し得る技術として、油中ガス抽出装置とガス分析装置とを一体化するとともに、多成分のガスを１種類の分離カラムを用いて迅速に且つある程度の分離状態まで分離し、ある程度分離した多成分のガスを出力特性の異なる複数個のセンサで検知する油中ガス分析装置（例えば、特許文献１参照。）や、油中ガス抽出装置とガス分析装置とを一体化するとともに、多成分のガスの分離に分離精度の異なる二水準の分離カラムのいずれか一方を用いて分離し、この分離した多成分のガスを複数個の検知器で検知する油中ガス分析装置（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【０００６】
油中ガス抽出装置とガス分析装置とを一体化するとともに複数のセンサや検知器を用いるこれらの技術では、分析操作が簡単になり、また、分析の時間をある程度短縮することができる。
【０００７】
しかしながら、前者の技術では、分析時間を短縮すべく多成分のガスの分離が不十分なまま単一ガス成分の分析を行なうようにしているので、多成分のガスを構成する単一ガス成分の組成が大きく変化するような場合には、その分析精度や再現性が低下するようになり、正確な診断を行なうことが困難になるという問題があった。一方、後者の技術では、分離精度の異なる二水準の分離カラムが並列に接続されているので、流路や切替弁など部品の数が多くなり流路構成が複雑になる結果、装置のポータブル化が困難となり、また、装置の保守管理も煩雑になるという問題があった。
【特許文献１】特開平５−３４３２６号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特許第３２１５２４３号公報（第１−４、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえに、本発明の主たる課題は、簡単な構成にて、油中に溶存する多成分のガスを迅速且つ完全に単一ガス成分に分離し、これら単一ガス成分の濃度を精度よく測定できるとともに、異常の有無を直ちに診断することができる油中ガス分析装置および分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した発明は、「電気機器(12)より採取した絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出する抽出部(14)と、多成分のガスを含有する気体を通流させた時に多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体が充填され、７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持されたガス分離カラム(36)と、ガス分離カラム(36)に接続されるとともに、７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持され、ガス分離カラム(36)から逐次放出されたガスを検出して当該ガスに対応する電気信号を出力する半導体センサ(38)とを具備する」ことを特徴とする油中ガスの分析装置(10)である。
【００１０】
この発明の油中ガスの分析装置(10)では、ガス分離カラム(36)の充填材として、多成分のガスを含有する気体を通流させた時に多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体を用いるとともに、このガス分離カラム(36)を７０℃から１７０℃の範囲の所定の温度に保持するようにしているので、例えばガス分離カラム(36)の長さが１ｍ以下の短い場合にはカラム温度を７０℃程度の低い温度に、また、ガス分離カラム(36)の長さが２ｍ以上の長い場合にはカラム温度を１７０℃程度の高い温度に保持することにより多成分の混合ガスを短時間で完全に各単一ガス成分に分離することができる。
【００１１】
また、各単一ガス成分を検出するセンサとして半導体センサ(38)を用い、この半導体センサ(38)を７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持しているので、半導体センサ(38)の検知感度と再現性とを向上させることができる。
【００１２】
したがって、１つのガス分離カラム(36)で多成分のガスを迅速且つ完全に各単一ガス成分に分離できるとともに、センサ周辺の雰囲気温度が高温且つ一定となっているため１つのセンサ(38)であっても分離した各単一ガス成分を精密分析に匹敵する高い精度で再現性よく検知することができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、「吸着性多孔質体が活性炭およびカーボンモレキュラーシーブの少なくとも一方である」ことを特徴とするもので、このように吸着性多孔質体として耐熱性を有するものを使用することにより、ガス分離カラム(36)を７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持しても、吸着性多孔質体つまりカラム充填材が熱によって劣化することがなく、そのガス分離機能を十分に発揮することができ、多成分の混合ガスを短時間で完全に各単一ガス成分に分離することができる。
【００１４】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載の油中ガス分析装置(10)において、「分析装置(10)の動作を制御するとともに、半導体センサ(38)からの出力に基づいて各単一ガス成分の濃度を定量し、電気機器(12)より採取した絶縁油の劣化診断を行なう制御・診断部(18)をさらに備える」ことを特徴とするもので、これにより、半導体センサ(38)で検知された各単一ガス成分は、制御・診断部(18)にて直ちに定性および定量されるので、電気機器(12)の内部に異常があるか否かを即座に診断することができる。
【００１５】
請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３に記載の油中ガス分析装置(10)を用いた油中ガスの分析方法であって、「(a)電気機器(12)より採取した絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出する抽出工程と、(b)多成分のガスを含有する気体を通流させた時に前記多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体が充填され且つ７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持されたガス分離カラム(36)に、抽出工程で抽出した多成分のガスを通して各単一ガス成分に分離した後、７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持された半導体センサ(38)で各単一ガス成分を検出する分離・検出工程と、(c)分離・検出工程で検出した前記各単一ガス成分を定量して劣化診断を行なう診断工程とを備えた」ことを特徴とするもので、これにより、油中に溶存する多成分のガスを迅速且つ完全に単一ガス成分に分離し、これら単一ガス成分の濃度を精度よく測定できるとともに、電気機器(12)の異常の有無を直ちに診断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１つのガス分離カラムと１つの半導体センサのみの簡単な構成で精密分析と同等の高い精度と再現性にて絶縁油中の多成分のガスを定性および定量することができ、また、その分析結果から直ちに電気機器の内部診断を行なうことができる。
【００１７】
したがって、簡単な構成にて、油中に溶存する多成分のガスを迅速且つ完全に単一ガス成分に分離することができ、これら単一ガス成分の濃度を精度よく測定できるとともに、異常の有無を直ちに診断することができる油中ガスの分析装置および分析方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施例を図面を参照しつつ説明する。この発明の一実施例(図１)の油中ガス分析装置(10)は、電気機器(12)の絶縁油中に溶存する多成分のガス濃度を測定して電気機器(12)内部の異常の有無を診断するためのものであり、大略、抽出部(14)，分析部(16)および制御・診断部(18)で構成されている。
【００１９】
抽出部(14)は、電気機器(12)から採取した絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出する[つまり「抽出工程」を実行する]ためのものであり、採取した絶縁油を注入する抽出器(20)と、一定方向に向けて気体を流送する循環ポンプ(22)と、抽出部(14)における気体の通流回路を切替える六方弁(24)と、絶縁油から抽出した多成分のガスを計量する計量管(26)とで構成されている。
【００２０】
抽出器(20)は、耐油性の金属，ガラスもしくは樹脂などによって形成された中空密閉状の容器であり、図１に示すように、その上部側面には、抽出器(20)内部に絶縁油を注入するための注入口(20a)が設けられている。また、抽出器(20)の上面には、一端が後述する六方弁(24)の互いに隣接するポート(A)および(B)に接続されている流路(P1)および(P2)の他端が接続されており、このうち循環ポンプ(22)が取付けられている流路(P1)は抽出器(20)内部の底面付近まで延ばされている。そして、抽出器(20)の底面には、電気機器(12)の絶縁油槽に達する配管(28)の一端が接続されており、この配管(28)上に設けられた二方電磁弁(30)を切替えることによって、抽出器(20)の内部と電気機器(12)の絶縁油槽とが連通できるようになっている。
【００２１】
循環ポンプ(22)は、流路(P1)上に設けられ、流路(P1)内の気体を抽出器(20)内に向けて送気するためのものである。
【００２２】
この循環ポンプ(22)と六方弁(24)とを接続する流路(P1)上には三方電磁弁(32)を介して大気中の空気を取り込む流路(P3)が接続されている。なお、この流路(P3)には、シリカゲルやモレキュラーシーブや中空糸膜などによって空気中の水分を除去する空気乾燥管(34)が取付けられている。
【００２３】
六方弁(24)は、気体の各流路が接続される６つのポート(A)〜(F)を有する本体(24a)と、各ポート(A)〜(F)が互いに隣接するポートのいずれか一方に連通する連通路(図中の太い実線部分)が設けられ、この連通路の連通方向を切替える弁体(24b)とで構成されている。
【００２４】
計量管(26)は、気体を通さない金属，ガラスもしくは樹脂などの材料からなる管状の部材であり、所定の容積を有する内部空間にて抽出器(20)で抽出された多成分のガスを一定量保持するものである。この計量管(26)の一端は六方弁(24)のポート(F)に接続されており、他端はポート(F)に対向するポート(C)に接続されている。
【００２５】
以上のように構成された抽出部(14)において、六方弁(24)を図１のようにセットする、つまり、ポート(A)とポート(F)とが連通し、ポート(B)とポート(C)とが連通するように六方弁(24)を位置決めすると、気体の循環回路が形成される。このため、六方弁(24)をこのように位置決めして循環ポンプ(22)を作動させると、流路(P1)内の気体が抽出器(20)内に向けて送り込まれるとともに、抽出器(20)内の気体が流路(P2)へと押出される。続いて、流路(P2)へと押出された気体は、六方弁(24)のポート(B)およびポート(C)を経由して計量管(26)内を通流し、ポート(F)およびポート(A)を経由して流路(P1)へと送られる。そして、流路(P1)へ送られた気体は循環ポンプ(22)に吸い込まれて再び抽出器(20)へと送られる。
【００２６】
このように抽出部(14)では循環回路を形成して内部の気体を循環させることができるので、抽出器(20)に絶縁油を注入して循環回路の気体を循環させると、流路(P1)から抽出器(20)内に向けて順次供給される気体によって絶縁油がバブリングされ、絶縁油中に溶存している多成分のガスを循環する気体中に抽出することができる。
【００２７】
分析部(16)は、抽出部(14)で抽出され計量管(26)に充填された絶縁油中の多成分のガスを各単一ガス成分に分離して検出する[つまり「分離・検出工程」を実行する]ためのものであり、ガス分離カラム(36)および半導体センサ(38)を備える分離・検出装置(16a)と、計量管(26)に充填されたガスをこの分離・検出装置(16a)に導入させる導入装置(16b)とで構成されている。
【００２８】
ガス分離カラム(36)は、内径３乃至４ｍｍ、長さ１乃至２ｍ程度の金属製の細管に、カラム充填材として粒度８０〜１００メッシュ程度の耐熱性を有する吸着性多孔質体を充填したものであり、抽出部(14)にて抽出した絶縁油中の多成分のガスを吸脱着することによって各単一ガス成分に分離するものである。
【００２９】
ここで、吸着性多孔質体とは、多成分のガスを含有する気体を通流させた時に前記多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出するものであり、ガス分離カラム(36)に充填するこの吸着性多孔質体としては、その耐熱性および多成分ガスの分離効率などの観点から、カーボンモレキュラーシーブもしくは活性炭の少なくとも一方であることが好ましい。このため、本実施例ではガス分離カラム(36)のカラム充填材として活性炭およびカーボンモレキュラーシーブの少なくとも一方を使用している。
【００３０】
このガス分離カラム(36)の一端は流路(P4)を介して六方弁(24)のポート(E)に接続されており、他端は流路(P5)を介して半導体センサ(38)に接続されている。
【００３１】
そして、このように接続したガス分離カラム(36)は、油中ガスの吸脱着が効果的に行なわれるように、図示しないヒータなどの加熱手段によって加熱され７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持されている。ここで、ガス分離カラム(36)の温度が７０℃未満の場合には、カラム充填材に吸着したガスの脱着が遅くなる結果、ガス分離カラム(36)の長さが２ｍ以上のように長くなると、分析に時間がかかるようになり、逆に、１７０℃より高い場合には、カラム充填材に吸着したガスの脱着が早くなる結果、ガス分離カラム(36)の長さが１ｍ以下のように短くなると、各単一ガス成分が完全に分離されないままガス分離カラム(36)から溶出するようになる。したがって、ガス分離カラム(36)の温度は上述したように７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持するのが好適である。
【００３２】
半導体センサ(38)は、主に酸化錫(ＳｎＯ2)を基材とした素子を空気中で高温に加熱することにより基材の表面上で酸化反応を起こさせ、ここに還元性ガスである可燃性ガスが接触した際に素子表面の酸素が奪われて素子の抵抗値が変化するのを利用して、空気中の可燃性ガスを検知するガスセンサである。このような半導体センサ(38)を用いることによって、ガス分離カラム(36)で分離した絶縁油に溶存している各単一ガス成分、すなわち、水素，一酸化炭素，メタン，アセチレン，エチレンおよびエタンの６成分すべてを検知することができる。
【００３３】
この半導体センサ(38)には流路(P6)が接続されており、検知が終了したガスが大気中へと排出されるようになっている。また、半導体センサによって検出された各単一ガス成分の抵抗値の変化すなわち検知信号は、配線(L1)を介して信号増幅回路(40)に与えられ、ここで高感度に増幅された後、配線(L2)を介して後述する制御・診断部(18)のＣＰＵ(52)に与えられる。
【００３４】
そして、このように接続された半導体センサ(38)は、その検出感度を向上させるために、図示しないヒータなどの加熱手段によって加熱され７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持されている。ここで、半導体センサ(38)の温度が７０℃未満の場合には、半導体センサ(38)の検出感度に有意な向上効果が認められず、逆に、３００℃より高い場合には、半導体センサ(38)の検出感度はよくなるが、半導体センサ(38)の熱で近接するガス分離カラム(36)が１７０℃以上に加熱され、各単一ガス成分が完全に分離しないままガス分離カラム(36)から溶出するようになり、半導体センサ(38)周辺に別途断熱対策を施さなければならなくなるからである。したがって、半導体センサ(38)の温度は上述したように７０℃から３００℃の範囲の所定温度に保持するのが好適である。
【００３５】
なお、本実施例では、分離・検出装置(16a)を構成するガス分離カラム(36)と半導体センサ(38)とは恒温槽(42)に収容されるとともに、図示しないヒータによって７０〜１７０℃の範囲の所定温度に加熱・保持されている。ここで、恒温槽(42)は保温材によって周囲が被覆された概ね３００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍのサイズを有する金属製のキャビネットである。また、ガス分離カラム(36)および半導体センサ(38)の温度を７０〜１７０℃の範囲の所定温度としたのは、ガス分離カラム(36)および半導体センサ(38)を上述した好適な温度範囲にて保持できるとともに、１つの加熱手段(例えばヒータ)のみで加熱・保温でき、装置をコンパクトにすることができるからである。
【００３６】
導入装置(16b)は、一方端部が六方弁(24)のポート(D)に接続された流路(P7)と、流路(P7)内の気体を六方弁(24)のポート(D)に向けて送気する送気ポンプ(44)と、送気ポンプ(44)によって送気される空気の量が一定量となるように送気流量を調整する流量調整バルブ(46)とで構成されている。また、流路(P7)の他方端部には、流路(P7)内に導入する空気の水分を除去するため、シリカゲルやモレキュラーシーブや中空糸膜などを備えた空気乾燥管(48)が取付けられている。したがって、導入装置(16b)では、一定流量の乾燥空気を生成し、これをキャリヤーガスとして計量管(26)および分離・検出装置(16a)に導入するようにしている。
【００３７】
計量管(26)および分離・検出装置(16a)へと導入されるキャリヤーガスの流量は、流量調整バルブ(46)によって１０〜６０ｍｌ／分の範囲の所定流量(本実施例では４０ｍｌ／分)に調整されている。キャリヤーガスの流量をこのような範囲に調整したのは、キャリヤーガスの流量が１０ｍｌ／分未満の場合には計量管(26)および分離・検出装置(16a)を通流するキャリヤーガスの速度が遅くなる結果、分析に時間がかかるようになり、逆に、６０ｍｌ／分より早い場合には、ガス分離カラム(36)の入口圧が２ｋｇｆ／ｃｍ以上となり、流路(P4)とガス分離カラム(36)との接続部分からガスが漏れるようになるからである。
【００３８】
以上のように構成された抽出部(14)と分析部(16)とは、図示しない持運び可能なキャビネットに一体的に収納されている。
【００３９】
制御・診断部(18)は、上述した抽出部(14)や分析部(16)[即ち分析装置(10)]の動作を制御するとともに、分析部(16)によって検知された各単一ガス成分を定量化して劣化診断を行なう[つまり「診断工程」を実行する]ためのものであり、時刻装置(50)を内蔵したＣＰＵ(52)と、ＣＰＵ(52)に接続されたメモリ(54)とを備えている。このＣＰＵ(52)には、ＣＰＵ(52)に対して指示を与えるために操作される入力装置(56)と、ＣＰＵ(52)による各単一ガス成分の定性・定量結果や電気機器(12)の内部診断結果などを表示する表示装置(58)とが取付けられている。なお、本実施例では入力装置(56)としてキーボードやマウスを、また、表示装置(58)としてポータブルな液晶ディスプレイなどを用いている。そして、ＣＰＵ(52)には、図示しないインターフェースを介して抽出部(14)および分析部(16)が接続されており、ＣＰＵ(52)から抽出部(14)および分析部(16)に対してこれらの作動を制御する信号が与えられている。
【００４０】
次に、本実施例の油中ガス分析装置(10)の作用について説明する。
【００４１】
まず、図示していない油中ガス分析装置(10)の電源をオンにすると、制御・診断部(18)ではＣＰＵ(52)に内蔵された時刻装置(50)がカウントを開始し、抽出部(14)では六方弁(24)が作動して、図１に示すように、ポート(A)とポート(F)，ポート(B)とポート(C)およびポート(D)とポート(E)が連通するようなる。また、これとともに三方電磁弁(32)が流路(P3)を介して流路(P1)内に乾燥空気が導入できるように作動する。なお、このとき二方電磁弁(30)は閉じられており、抽出器(20)と電気機器(12)の絶縁油槽との連通が遮断されている。そして、循環ポンプ(22)が作動を開始して、空気乾燥管(34)を通過し水分の除去された乾燥空気が、流路(P1)，抽出器(20)，流路(P2)，六方弁(24)および計量管(26)内を順に通流してこれらの内部空間に充填される。時刻装置(50)が所定の時間カウントを行なった後、ＣＰＵ(52)から三方電磁弁(32)に対して制御信号が与えられ、三方電磁弁(32)が流路(P3)と流路(P1)との通流を遮断し、流路(P1)，抽出器(20)，流路(P2)，六方弁(24)および計量管(26)からなるループ、すなわち循環回路が形成される。
【００４２】
一方、分析部(16)では、図示しないヒータへの通電が開始して、恒温槽(42)を７０〜１７０℃の範囲の所定温度に加熱・保持するとともに、送気ポンプ(44)が作動を開始し、流量調整バルブ(46)にて流量を４０ｍｌ／分に調整されたキャリヤーガス(乾燥空気)が流路(P7)からポート(D)およびポート(F)を通って分離・検出装置(16a)に導入され、流路(P6)から分析部(16)外部の大気中へと排出される。
【００４３】
以上のようにして、抽出部(14)および分析部(16)では分析の準備が完了する。
【００４４】
続いて、電気機器(12)から採取した試料油(絶縁油)４５ｍｌを注入口(20a)から抽出器(20)内に注入し、直ちに入力装置(56)を操作してＣＰＵ(52)に分析開始の指示を与える。なお、分析に供する試料油の量は、３０〜９０ｍｌの範囲で調整してもよい。
【００４５】
すると、メモリ(54)に分析開始時刻が記憶されるとともに時刻装置(52)が新たにカウントを開始する。このとき、抽出部(14)では、循環回路の中を乾燥空気が循環することによって抽出器(20)内でバブリングが発生する。これにより、試料油中に溶存する多成分のガスが乾燥空気中へと抽出される。そして、循環ポンプ(22)を１０〜１５分間作動させることで試料油中に溶存している多成分のガスが抽出器(20)上部空間や計量管(26)内を含む循環回路の系内の空間部に均一な濃度で抽出される。
【００４６】
続いて、時刻装置(50)が１０〜１５分の間の所定時間をカウントし、試料油中に溶存していた多成分のガスの抽出が完了すると、ＣＰＵ(52)から六方弁(24)に対して制御信号が与えられ、六方弁(24)が図２に示すように、ポート(A)とポート(B)，ポート(C)とポート(D)およびポート(E)とポート(F)を連通するように切替えられる。すると、計量管(26)内に充填していた多成分のガスが、分析部(16)のキャリヤーガスによってガス分離カラム(36)に導入され、ガス分離カラム(36)内に充填されたカラム充填材に吸着する。そして、カラム充填材に吸着した多成分のガスは、水素，一酸化炭素，メタン，アセチレン，エチレンおよびエタンの順に分離し、キャリヤーガスによって半導体センサ(38)内に導入される。分離した６つの単一ガス成分はそれぞれ半導体センサ(38)でその濃度に応じた信号として検知され、検知された信号は信号増幅回路(40)で高感度に増幅された後、配線(L2)を介して制御・診断部(18)のＣＰＵ(52)に与えられるとともにメモリ(54)に記憶される。
【００４７】
なお、六方弁(24)の切替えが完了した後、ＣＰＵ(52)から与えられる制御信号によって二方電磁弁(30)が開操作され、溶存する多成分のガスの抽出が完了した抽出器(20)内の絶縁油が配管(28)を介して電気機器(12)の絶縁油槽へと戻される。
【００４８】
そして、ＣＰＵ(52)に与えられた各単一ガス成分の検出信号は、図３に示すように、表示装置(58)にチャート(58a)として表示されると同時に、メモリ(54)に記憶されている検量線に基づいてＣＰＵ(52)にてその濃度が算出され、算出された各単一ガスの濃度およびこれに基づいて算出されるＴＣＧが表示装置(58)のガス濃度表示欄(58b)に表示される。
【００４９】
本実施例の油中ガス分析装置(10)によれば、ガスの定量下限値はアセチレンを例にとると電気協同研究で規定されている０．５ｐｐｍ以下よりさらに高感度に行なえ０．１ｐｐｍ以下である。
【００５０】
さらに、ＣＰＵ(52)で油中の各単一ガス成分の濃度を算出した後、入力装置を用いて表示装置(58)に表示されている異常診断ボタン(58c)をクリックすると、メモリ(54)に予め記憶されている判定基準と照らし合わせて電気機器(12)内部における異常の有無を判定し、その結果が表示装置(58)の異常判定欄(58d)に表示される。
【００５１】
この実施例によれば、ガス分離カラム(36)の充填材として、多成分のガスを含有する気体を通流させた時に多成分のガスを吸着し、続いて外気を通流させた時に吸着したガスを１成分ずつ放出する吸着性多孔質体を用いるとともに、このガス分離カラム(36)を７０℃から１７０℃の範囲の所定の温度に保持するようにしているので、例えばガス分離カラム(36)の長さが１ｍ以下の短い場合にはカラム温度を７０℃程度の低い温度に、また、ガス分離カラム(36)の長さが２ｍ以上の長い場合にはカラム温度を１７０℃程度の高い温度に保持することにより多成分の混合ガスを短時間で完全に各単一ガス成分に分離することができる。特に、この吸着性多孔質体として耐熱性を有する活性炭およびカーボンモレキュラーシーブの少なくとも一方を用いているので、ガス分離カラム(36)を７０℃から１７０℃の範囲の所定温度に保持しても、吸着性多孔質体つまりカラム充填材が熱によって劣化することがなく、そのガス分離機能を十分に発揮することができ、多成分の混合ガスを短時間で完全に各単一ガス成分に分離することができる。
【００５２】
また、各単一ガス成分を検出するセンサとして半導体センサ(38)を用い、ガス分離カラム(36)とこの半導体センサ(38)とを７０〜１７０℃の範囲の所定温度に保持するようにしているので、１つのガス分離カラム(36)で多成分のガスを迅速且つ完全に各単一ガス成分へと分離できるとともに、センサ周辺の雰囲気温度が一定となっているため１つのセンサ(38)であっても分離した各単一ガス成分を精密分析に匹敵する高い精度で再現性よく検知することができる。
【００５３】
そして、検知された各単一ガス成分は、制御・診断部(18)にて直ちに定性および定量されるので、電気機器(12)の内部に異常があるか否かを即座に診断することができる。
【００５４】
なお、上述の実施例では、抽出部(14)にて乾燥空気をバブリングさせて絶縁油中に溶存する多成分のガスを抽出するようにしているが、油中のガスを完全に抽出でき、かつ、抽出したガスの一定量を計量できるのであれば、その方法はいかなるものであってもよく、例えば真空脱気抽出法などのような方法を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例の油中ガス分析装置(油中溶存ガス抽出時)を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例の油中ガス分析装置(ガス分離・定量時)を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例の油中ガス分析装置の表示部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
(10)・・・油中ガス分析装置
(12)・・・電気機器
(14)・・・抽出部
(16)・・・分析部
(16a)・・・分離・検出装置
(16b)・・・導入装置
(18)・・・制御・診断部
(20)・・・抽出器
(20a)・・・注入口
(22)・・・循環ポンプ
(24)・・・六方弁
(26)・・・計量管
(28)・・・配管
(30)・・・二方電磁弁
(32)・・・三方電磁弁
(34)・・・空気乾燥管
(36)・・・ガス分離カラム
(38)・・・半導体センサ
(40)・・・信号増幅回路
(42)・・・恒温槽
(44)・・・送気ポンプ
(46)・・・流量調整バルブ
(48)・・・空気乾燥管
(50)・・・時刻装置
(52)・・・ＣＰＵ
(54)・・・メモリ
(56)・・・入力装置
(58)・・・表示装置
(P1)〜(P7)・・・流路
(L1)，(L2)・・・配線
【図１】
2005265666.tif 000003
【図２】
2005265666.tif 000004
【図３】
2005265666.tif 000005